电容表和氧化物电容器的 EPS - 连接到万用表。方案、说明

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氧化物电容器的电容表和 EPS - 万用表的附件。无线电电子电气工程百科全书

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文章评论

作者继续使用流行的 83x 系列万用表的附件来测量氧化物电容器的参数。与之前的开发一样，机顶盒由万用表的内部 ADC 稳定器供电。无需将氧化物电容器从板上拆焊即可测量 ESR (ESR) 和电容。

文章 [1,2] 描述了一种测量氧化物电容器 ESR 的附件。如果她也测量一下它们的电容，那就方便多了。这种前缀的示意图如图 1 所示。 XNUMX.

氧化物电容器的电容和 ESR 表 - 连接到万用表
米。 1.附件方案

主要技术特点

EPS与电阻阻值的测量间隔，Ohm.......0,01...19,99
电容测量限值，uF.......200、2000、20000
0,1极限值及以上的测量误差，%......2...5
最大电流消耗, mA, 不多....... 3
建立读数的时间，s，不再...... 4

前缀由两个仪表组成：EPS 和电容。测量类型由开关 SA2 选择。在“ESR”位置，测量连接到“Cx”插座（XS1、XS2）的电容器的ESR，在“C”位置，测量电容。

EPS仪表的电路设计，如上所述，取自[1, 2]，还有操作和调整的描述。添加了开关 SA2（SA2.2 节），用于在测量电容时断开 XS2 插座与公共线的连接，并且更改了晶体管 VT3 漏极和源极端子的连接，以消除其内部二极管对其测量的准确性。将电容器 C6 的电容减小至 0,22 微米，将稳定时间缩短至 4 秒。通过减小电阻R9的阻值，可以排除电容C3两端电压对EPS测量精度的影响。

电容计是根据英国杂志“Wireless World”于 1983 年发布的众所周知的方案组装的，并于 1984 年由“Radio”杂志发布了俄文翻译版 [3]。

万用表ADC稳定器的低输出电压（3V）和低负载能力需要使用低压运放DA1-DA3轨到轨，并且电容中的电流消耗不超过45μA米[4]。仪表运行所需的电源电压 -3 V 是从 DA4 微电路上的高效电压转换器获得的，按照典型电路进行设计。

函数发生器安装在运放 DA1.1、DA1.2、DA2.1 上，在运放 DA1.1 上的比较器的输出端生成双极矩形脉冲信号，在运放 DA2.1 上的积分器的输出端生成三角波信号。放大器DA2，分别如图1.2所示。 50、a和b。 DA5上的节点是一个提供正反馈的反相器。电容测量限值取决于发生器的频率（0,5、1 或 1 Hz），由开关 SA4 选择。积分器输出处的三角信号的幅度由比较器的电阻器R2和RXNUMX的电阻之比给出。它等于XNUMXV。

氧化物电容器的电容和 ESR 表 - 连接到万用表
米。 2. 函数发生器的脉冲信号

这些信号的幅度通过电阻分压器 R10R11 降低至 50 mV，并被馈送到具有单位电压传输系数的缓冲放大器，该放大器组装在运算放大器 DA2.2 上。其输出信号被馈送到被测电容器 C_х，其中一个输出连接到插座 XS1。有了这样的信号幅度，在大多数情况下，无需从板上焊接电容器就可以进行测量。

连接到被测电容器的另一个输出的插座 XS2 通过电阻器 R17 连接到运算放大器 DA3.2 的反相输入。当连接电容器时，该运算放大器和电阻器 R18 形成微分器，在其输出处出现双极梯形脉冲（图 2，c）。微分器的最大输入电流等于缓冲放大器的输出电流，由同一电阻器 R18 (R17

同步检波器安装在带有绝缘栅的场效应晶体管VT4上。由于电源电压低，此处不可能使用具有 pn 结的场效应晶体管（如[3]中所示）。运放DA3.1上的比较器和场效应晶体管VT1控制同步检测器的状态。从连接电容器C的那一刻起考虑其操作_х.

随着运算放大器 DA1.1 上比较器输出端出现负极性矩形脉冲（图 2，a），晶体管 VT1 打开，+3 V 电源电压提供给非反相电路。组装在运算放大器DA3.1上的比较器的输入。在其输出端，出现并维持约+3V的电压（图2，d），因此VT4晶体管关闭。比较器和晶体管VT4的这种状态也通过来自函数发生器的输出通过电阻器R3.1到达非反相输入DA12的三角形脉冲的正极性来维持。

当三角脉冲的极性发生变化时，当电压开始从0到-2V线性变化时（图2，b），晶体管VT1已经截止（其栅极电压为+3V），输出来自输入负脉冲的比较器的电压被设置并保持时间tH3M，电压约为-3V（图2d）。同步检波器的晶体管VT4打开。此时，微分器输出端的正极性梯形脉冲已具有最平坦的顶部，可知其幅值与被测电容C成正比。_х。随着运算放大器 DA1.1 输出端出现下一个负极性矩形脉冲，重复该过程。

来自检测器输出（图2c、e）的梯形脉冲的检测部分通过电阻器R19被馈送到电容器C9，电容器C2被快速充电至其幅度值（图9f）。电阻限制充电电流。来自电容器 CXNUMX 的恒定电压与电容 C 成比例_х，通过电阻R16的阻值与万用表输入电阻（1MΩ）组成的分压器，进入“VΩmA”输入进行测量。

前缀组装在两面层压玻璃纤维制成的板上。 PCB图如图所示。 3、以及其上元件的位置 - 如图所示。 4. 组装后的控制台照片如图 5 所示。 1. 单针 XP2“NPNc” - 适用于连接器。引脚 XP3“VΩmA”和 XP1“COM”- 来自万用表故障测试探头。输入插座 XS2、XS350 - DINKLE 02 系列的螺钉端子块 021-12-350-1。开关 SA2、SA23 - 滑动系列 MSS、MS、IS，例如分别为 MSS-19D23 (MS-18D22) 和 MSS-18D22 (MS-16D2)。电容器C3、C63——进口薄膜输出，电压为1V。所有其他电容器均为表面贴装。电容器 C4、C7-C1206 - 陶瓷尺寸 8、C0808 - 9、C11-C1206 - 钽 B。所有电阻器 - 尺寸 XNUMX。

BSS84 晶体管可与 IRLML6302 互换，IRLML2402 可与 FDV303N 互换。对于其他替换，应考虑阈值电压、开路电阻和输入电容（C_{国际空间站}）晶体管必须与被更换的晶体管相同。

文章 [6346] 中描述了 IRLML1 晶体管。例如，运算放大器 AD8442AR 将被替换为 LMV358IDR。在这种替换的情况下，电容器C2-C4的电容值必须增大几倍(例如，分别为1、0,1和0,01μF)，并且电阻器R5的阻值应当减小相同的量。也可以使用国产OU KF1446UD4A，但前缀消耗的电流会增加1mA。

氧化物电容器的电容和 ESR 表 - 连接到万用表
米。 3.控制台印刷电路板图

氧化物电容器的电容和 ESR 表 - 连接到万用表
米。 4、机顶盒的元件在板上的位置

氧化物电容器的电容和 ESR 表 - 连接到万用表
米。 5.组装前缀

将保护二极管VD3、VD4、DA4芯片和SA2开关在印制电路板两侧有焊盘的地方焊上。引脚XP1-XP3以同样的方式焊接，首先将XP2、XP3通过焊接固定，然后“就位”钻一个孔，焊接引脚XP1。将一根镀锡线插入输出板上下电阻R11附近的孔中，并将其两面焊接。安装前，应将DA7芯片的第4脚弯曲或剪短。

使用前缀工作时，将万用表工作类型开关置于测量直流电压的位置，极限值为 200 mV。校准前，首先将机顶盒连接到独立的3V电源并测量电流消耗，该电流不应超过3mA，然后连接到万用表。接下来，将开关 SA2 设置到位置“C”（根据图 1 中的图表位于下方），并将具有已知测量电容的氧化物电容器连接到插座 XS1、XS2。开关 SA1 设置为适当的限制，电阻器 R5 实现指示器上所需的读数。如果开关处于中间位置，则读数应乘以 10，根据方案，在上部读数应乘以 100。为了减少测量误差，必须在每个限值处选择电容器 C2-C4 的电容。该板提供了用于安装额外尺寸为 0805 的陶瓷电容器的接触垫。请注意，为了方便调整，板上的 R5 电阻由两个串联组成（在图 4 中，它们被指定为 R5' 和 R5'' ）。

EPS 仪表的校准在文章 [1] 中进行了描述。如果电阻器 R14、R15 无法通过闭合插座“Cx”[5] 将读数设置为零，并且在安装具有低吞吐量电容和 SA3 开关部分闭合触点的最终电阻的晶体管 VT2.2 时，这是可能的，应在晶体管的栅漏极端并联一个容量为几十皮法的陶瓷电容器，然后重复调整。 0805 尺寸电容器的印刷电路板具有接触垫。上图。图6所示为用万用表测量标称容量为3300微法的电容器时的前缀。

氧化物电容器的电容和 ESR 表 - 连接到万用表
米。 6、测量标称容量为3300uF的电容器时用万用表加前缀

频繁使用附件时，SA2 开关的触点可能会磨损。 SA2.2节闭合触点电阻的不稳定会导致ESR的测量误差增大。在这种情况下，建议使用开关场效应晶体管，类似于IRLML2.2（VT6346），开路电阻不超过2欧姆，而不是SA0,05机械触点。晶体管的源极端子连接到公共导线，漏极连接到晶体管VT2的源极端子，栅极连接到端子14DD1。

Sprint LayOut 5.0 格式的 PCB 文件可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/01/ESR-C-meter.zip 下载。

文学

Glibin S. EPS 仪表 - 万用表的附件。 - 广播，2011 年，第 8 期，第 19 页20、XNUMX。
Glibin S. 更换 EPS 仪表中的 74AC132 微电路。 - 广播，2013 年，第 8 期，第 24 页XNUMX.
电容电压转换器。 - 广播，1984 年，第 10 期，p。 61.
CMOS 轨到轨通用放大器 AD8541/AD8542/AD8544。 - URL：analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8541_8542_8544.pdf。
“Radio”杂志的技术论坛。EPS 仪表 - 万用表附件。- URL：radio-forum.ru/forum/viewtopic.php?f=1&t=1870&start = 10。

作者：S. Glibin

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